Dieper ingaan op de ondiepe ondergrond

De aardbevingen in Groningen zijn lastig te voorspellen, evenals de schade die de bevingen genereren. Om meer zicht te krijgen op de complexe Groningse bevingssituatie, is Janneke van Ginkel vanaf september 2017 bezig met haar promotieonderzoek naar de trillingen in de Groningse ondergrond. Hoe reageren verschillende soorten bodemsoorten op de bevingen? Kunnen we verschillende typen trillingen onderscheiden? Wat voor invloed hebben de verschillende typen trillingen? Met het onderzoek hoopt van Ginkel een genuanceerder beeld te krijgen van de relatie tussen de ondergrond samenstelling en het gedrag van de bevingen, en daardoor een beter beeld van de geleden en nog te verwachten bevingsschade.

Onderzoek naar ondiepe ondergrond en het opslingereffect

Van Ginkel richt zich in haar onderzoek op de aardbevingsgolven. In Groningen ontstaan de aardbevingen op drie kilometer diepte. In hun reis naar de oppervlakte verschillen de Groningse aardbevingsgolven van aardbevingen die dieper plaatsvinden. Bovendien gedragen ze zich anders dan aardbevingen in een gebied met hard gesteente als ondergrond. De bovenste 800m van de Groningse ondergrond bestaat uit losse sedimenten en door al dat losse materiaal worden golven afgeremd. De snelheid van de golf wordt hierdoor minder, maar de energie van de golf blijft behouden en wordt gecompenseerd in de horizontale en verticale beweging van de golf: de amplificatie neemt toe op het moment dat de golf de oppervlakte nadert. Je kunt dit het beste vergelijken met een tsunami: als de snelheid van de golf afneemt zodra de golf bij land komt (waar het water ondieper is), dan wordt de energie omgezet in de hoogte van de golf. De golf wordt daardoor groter. Dat is bij aardbevingen ook zo, en dat noemen we het opslingereffect.

Opslingereffect als groot nadeel

Van Ginkel: “Het opslingereffect is heel nadelig, omdat de schade aan gebouwen daardoor groter wordt. De grond beweegt namelijk meer door die grotere amplitude van de aardbevingsgolf. In mijn onderzoek probeer ik daarom nauwkeurig te kijken op welk punt de aardbevingsgolf zich anders begint te gedragen en of de bodemsoort hier invloed op heeft. Ik probeer patronen te herkennen om betere modellen te kunnen maken, zodat je betere inschattingen kan maken van de bevingen en de te verwachten schade.”

Voor haar onderzoek gebruikt van Ginkel vooral de meetstations van de KNMI, dat netwerk is uitgebreid met 70 extra geofoons die geplaatst zijn na de aardbeving van 3.6 in Huizinge. Ze werkt hierbij samen met andere RUG-onderzoekers zoals Erik Meijles, die als fysisch geograaf veel van de Groningse ondergrond weet. Ook werkt van Ginkel op de Hanzehogeschool samen met Ihsan Bal. Op het gebied van aardbevingsbestendig bouwen kan haar seismologisch/geologische onderzoek wellicht bijdragen aan aardbevingsbestendig bouwen.

Verschillende soorten ondergrond

Omdat de soort ondergrond een grote rol speelt, maakt van Ginkel nadrukkelijk onderscheid tussen verschillende bodemsoorten. In Groningen is de bodem immers heel divers: zo heb je zandgrond en kleigrond, maar ook veengrond. Een bijkomende vraag is dus wat voor invloed het type ondergrond heeft op de aardbevingsgolven. Neemt de amplificatie van de golven in de ene ondergrond sterker toe dan bij de andere ondergrond? Zo is er bijvoorbeeld onderzoek bekend naar de gevolgen van de bevingen op zandgrond versus kleigrond. Dit onderzoek laat zien dat de snelheden van de golven verschillen bij verschillende grondsoorten. Zandgronden hebben bijvoorbeeld een hogere snelheid en minder relatieve amplificatie van de golf waardoor de schade daar wat minder zal zijn dan op bijvoorbeeld klei of veen. De aanname is dat een aardbeving in zandgrond minder schade genereert. Bevingen in zuid-Groningen, richting Drenthe, geven over het algemeen minder schade dan bevingen in noord-Groningen.

Uniek aan Groningen

Vergeleken met bevingen in veel andere gebieden is Groningen uniek omdat de aardbevingen ‘slechts’ op drie kilometer diepte plaatsvinden, waardoor er veel meer energie naar de oppervlakte gaat. Veel meer dan bij tektonische bevingen, zoals in Limburg, die op 20-30 km afstand plaatsvinden. Daarnaast speelt de relatief losse ondergrond van de Groningse bodem, zoals hierboven uitgelegd, een rol bij het vergroten van de schade. Op plekken met alleen hard gesteente aan de oppervlakte geven bevingen namelijk minder schade omdat er dan minder beweging is van de ondergrond. Uniek aan Groningen zijn ook de wierden. Omdat het nog totaal onduidelijk is uit wat voor materiaal die wierden bestaan, weten we ook nog niet goed hoe bevingen daarop reageren. Op die wierden staan vaak monumentale panden en cultureel erfgoed. Een belangrijke vraag is dus ook: hoe reageert een wierde op een beving. En: zit er verschil tussen wierden?

Verschillende type golven met verschillende soorten schade

Van Ginkel: “met mijn onderzoek hoop ik meer duidelijkheid te kunnen bieden over wat soorten ondergrond met bevingen doen. Er zijn nu al verschillende aannames over, zoals dat zandgrond minder schade heeft dan kleigrond, maar er is nog meer onderzoek nodig . Momenteel is het bovendien nog lastig te voorspellen waar de schade groot zal zijn. Een aardbevingsgolf zit heel vernuftig in elkaar. Zo zijn er verschillende type golven, maar in Nederlands onderzoek wordt vaak maar uitgegaan van een type golf: de golf die zijwaartse beweging genereert. Maar andere type golven vinden ook plaats, zoals die verticale bewegingen genereren. Wat doet dat met de schade? Schademeldingen in horizontale funderingen kan wellicht duiden op verticale krachten. Ook dat probeer ik nader te onderzoeken. Mijn onderzoek kan Groningen helpen, maar is wellicht ook toepasbaar op bevingen in Zuid-Nederland. Ook kan het inzicht geven in andere toepassingen van seismiciteit, zoals geothermieprojecten. Groningen is daarbij mijn ideale case study: nergens ter wereld is zoveel data beschikbaar van een gebied.”

Gevolgen voor aardbevingsbestendig bouwen

Het onderzoek van Van Ginkel kan van belang zijn bij aardbevingsbestendig bouwen omdat het de ondergrond eens goed onder de loep neemt. Als je schade moet herstellen bij een huis op kleigrond pak je dat misschien straks wel anders aan dan bij een huis op zandgrond. Wellicht zouden er straks, gesteund door dit onderzoek, meer maatwerk geleverd kunnen worden. Ook kunnen haar onderzoeksresultaten straks meewegen in het aanwijzen van geschikte grond voor aardbevingsbestendige nieuwbouw.

Daarnaast zou het onderzoeken van verticale aardbevingsgolven van belang kunnen zijn. Nu is het al zo dat deze beweging in bouwtekeningen standaard moet worden meegenomen bij bevingen van hogere magnitude. In Nederland, waar we doorgaans met lagere bevingen te maken hebben, doen we dat nu nog niet standaard. Afhankelijk van de uitkomsten van het onderzoek zou dat dus kunnen gaan veranderen.

feb 6, 2018 | Nieuws

Terug

Maatwerk

Opzoek naar maatwerkopleidingen of activiteiten?

Blijf op de hoogte

Kennis delen doen wij samen

Search
Generic filters
Exact matches only
Filter by Custom Post Type